上部ハイブリッド振動

プラズマ物理学において、上混成振動は磁化されたプラズマの振動モードであり、分散関係を持つ磁場に垂直な電子の縦方向の運動から構成される。

${\displaystyle \omega ^{2}=\omega _{pe}^{2}+\omega _{ce}^{2}+3k^{2}v_{\mathrm {e,th} }^{2 }}$、

ここで（cgs単位）

${\displaystyle \omega _{pe}=(4\pi n_{e}e^{2}/m_{e})^{1/2}}$

は電子プラズマ周波数​​であり、

${\displaystyle \omega _{ce}=eB/{m_{e}c}}$

電子サイクロトロン周波数です。

この振動は、磁化されていないプラズマや磁場に平行なプラズマ振動と密接に関係しており、ω _pe項は静電クーロン復元力から生じ、3 k ² v _e,th ² 項は電子圧力の復元力から生じます。上層混成振動では、ローレンツ力による追加の復元力があります。すべての摂動量が exp( i ( kx -ω t )) として変化する平面波を考えてみましょう。伝播方向の変位が δ _xである場合、

${\displaystyle v_{x}=-i\omega \delta }$

${\displaystyle f_{y}=nev_{x}B_{z}/c=-i\omega (neB_{z}/c)\delta }$

${\displaystyle v_{y}=-f_{y}/i\omega nm=(eB_{z}/mc)\delta }$

${\displaystyle f_{x}=-nev_{y}B_{z}/c=-(nm)(eB_{z}/mc)^{2}\delta }$

${\displaystyle a_{x}=-\omega _{ce}^{2}\delta }$

したがって、垂直磁場は周波数 ω _ceの調和復元力を効果的に提供し、分散関係の 3 番目の項を説明します。粒子の軌道 (または流体の軌跡) は、磁場に垂直な平面内で伝播方向に伸びた 楕円です。

長波長振動の周波数は、電子プラズマと電子サイクロトロン周波数の「ハイブリッド」または混合であり、

${\displaystyle \omega _{h}^{2}=\omega _{pe}^{2}+\omega _{ce}^{2}}$、

これは上部混成周波数として知られています。また、下部混成周波数と下部混成振動もあります。

磁場に対して斜めの角度で伝播する場合、2 つのモードが同時に存在します。プラズマ周波数​​がサイクロトロン周波数よりも高い場合、上部混成振動は連続的にプラズマ振動に変換されます。もう一方のモードの周波数は、サイクロトロン周波数とゼロの間で変化します。それ以外の場合、上部混成振動に関連するモードの周波数はサイクロトロン周波数よりも高いままであり、プラズマ振動に関連するモードはプラズマ周波数​​よりも低いままです。特に、周波数は次のように与えられます。

${\displaystyle \omega^{2}=(1/2)\omega_{h}^{2}\,\left(1\pm {\sqrt {1-\left({\frac {\cos \theta }{\omega_{h}^{2}/2\omega_{c}\omega_{p}}}\right)^{2}}}\right)}$

• プラズマ振動
• ハイブリッド振動の低減

量子プラズマ内のイオンサイクロトロン波の分散関係を導くために、フェルミ温度、圧力、量子プラズマ内のドブロイ波長の補正などの量子プラズマパラメータを使用します。